DE10242612C2 - Device for reducing vibrations in a chain of an engine - Google Patents
Device for reducing vibrations in a chain of an engineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reduzieren von Vibrationen einer Kette eines Motors.The present invention relates to a device for Reduce vibration of a chain of an engine.
Eine Kette wird häufig in einem Motor verwendet, um ein Drehmoment zwischen zwei unterschiedlichen Wellen zu übertragen.A chain is often used in an engine to make a Torque between two different shafts too transfer.
Beispielsweise sollten Einlaß-/Auslaß- Abgasventile zeitgesteuert gemäß der Rotation einer Kurbelwelle betrieben werden, und eine Nockenwelle, welche die Ventil- Zeitsteuerung bestimmt, wird mittels des von der Kurbelwelle über eine Kette übertragenden Drehmoments rotiert.For example, intake / exhaust exhaust valves operated according to the rotation of a crankshaft and a camshaft that drives the valve Timing is determined by means of the crankshaft rotates via a chain transmitting torque.
Fig. 3 zeigt ein allgemeines Schema für eine solche Drehmomentübertragung von einer Kurbelwelle 12 zu einer Nockenwelle 16. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind ein Kurbelwellen-Kettenrad 14 der Kurbelwelle 12 und ein Nockenwellen-Kettenrad 18 der Nockenwelle 16 mittels einer Kette 10 miteinander gekuppelt. Fig. 3 shows a general scheme for such a transfer of torque from a crankshaft 12 to a camshaft 16. As shown in FIG. 3, a crankshaft sprocket 14 of the crankshaft 12 and a camshaft sprocket 18 of the camshaft 16 are coupled to one another by means of a chain 10 .
Während der Drehmomentübertragung über die Kette 10 treten Vibrationen bei der Kette 10 auf, und die Vibrationen rufen ein Geräusch, beispielsweise ein Jaul-Geräusch hervor. Ein derartiges Geräusch wird mittels einer Abdeckung, welche die Kette 10 und die Kettenräder 14 und 18 abdeckt, bis zu einem gewissen Grad, jedoch nicht ausreichend, reduziert.During chain 10 torque transmission, vibrations occur in the chain 10 and the vibrations produce a noise, such as a Jaul noise. Such noise is reduced to a certain extent, but not sufficiently, by a cover covering chain 10 and sprockets 14 and 18 .
Zuweilen kann eine speziell konstruierte Kette (gewöhnlicherweise geräuschgedämpfte Kette oder "silence chain" genannt) verwendet werden, um die Erzeugung eines derartigen Geräuschs zu verhindern, wodurch jedoch die Herstellungskosten eines Motors beträchtlich erhöht werden.Sometimes a specially designed chain (usually silenced chain or "silence chain ") are used to generate a to prevent such noise, but this causes the Manufacturing costs of an engine can be increased considerably.
Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen versucht wird, eine Schwingungsreduzierung des laufenden Zugmittels über Beeinflussung von dessen Eigenfrequenz durch Änderung des Spannungszustandes des Zugmittels zu ändern.Devices are known in which an attempt is made to Vibration reduction of the running traction device via Influencing its natural frequency by changing the To change the tension state of the traction device.
Aus DE 197 10 965 C1 ist eine solche Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in Zugmittelantrieben bekannt, bei welcher ein piezokeramisches Element als Drucksensor und Längenaktuator für um eine Abtriebsrolle geführte Zugmittel dient. Während des Betriebs auftretende Schwingungen des Zugmittels werden ausgewertet und der Längenaktuator wird zur Änderung der Vorspannung des Zugmittels angesteuert, um durch Beeinflussung der Eigenfrequenz der transversalen Grundschwingung negative Wechselwirkungen zwischen Torsions- und Transversalschwingung zu verhindern. Ferner ist aus DE 39 04 017 C2 eine Überwachungseinrichtung für einen Bandantrieb bekannt, bei der bei Überschreitung eines vorbestimmten Toleranzwertes der Transversalschwingungen des Bandantriebs riemens eine Riemenspanneinrichtung den Antriebsriemen solange nachspannt, bis die Schwingungen innerhalb der zulässigen Toleranz liegen.Such a device is known from DE 197 10 965 C1 Reduction of vibrations in traction drive systems known in which a piezoceramic element as a pressure sensor and Length actuator for traction devices guided around an output roller serves. Vibrations of the Traction means are evaluated and the length actuator becomes Change in the pre-tension of the traction device controlled by Influencing the natural frequency of the transverse Fundamental vibration negative interactions between torsional and to prevent transverse vibration. Furthermore, DE 39 04 017 C2 a monitoring device for a belt drive known when exceeding a predetermined Tolerance value of the transverse vibrations of the belt drive belt a belt tensioner the drive belt until the vibrations within the permissible tolerance.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der betriebsbedingte Vibrationen einer Kette eines Motors sowie durch derartige Vibrationen hervorgerufene Geräusche wirksam reduziert werden.The object is achieved by the invention, a device to create, by means of the operational vibrations of a Chain of an engine and such vibrations caused noise can be effectively reduced.
Gemäß der Erfindung weist die Vorrichtung zur Reduzierung von Vibrationen einer Kette eines Motors einen Sensor zum Erfassen von vibrationsbedingten Auslenkungen der Kette, ein Stellglied zum Erzeugen erzwungener Vibrationen der Kette und eine Steuereinheit zum Ansteuern des Stellglieds zur Erzeugung von den Auslenkungen der Kette entgegenwirkenden Vibrationen auf Basis der Signale von dem Sensor auf.According to the invention, the device for reducing Vibrations of a chain of an engine a sensor Detection of vibration-related deflections of the chain Actuator for generating forced vibrations of the chain and a control unit for controlling the actuator Generation of counteracting the deflections of the chain Vibrations based on the signals from the sensor.
Zwar ist eine Schwingungskompensation durch Einleitung gegenphasiger Schwingungen bereits bekannt. Hierbei werden jedoch auftretende Erregeramplituden noch vor der Einleitung in ein Metall-Gummi-Lager kompensiert, um dadurch die Federsteife des Lagers aktiv zu steuern (DE 39 01 737 A1) oder es handelt sich um eine Geräuschminderung durch Reduzierung der Schwingungsübertragung zwischen einer schallführenden Innenstruktur und einer geschlossenen, schalldämmenden Außenstruktur einer Brennkraftmaschine (EP 0 470 064 A2).Vibration compensation is by introduction phase oscillations are already known. Here are however, pathogen amplitudes occurring before the introduction in a metal-rubber bearing to compensate for the Actively control the spring stiffness of the bearing (DE 39 01 737 A1) or it is a noise reduction by Reduction of vibration transmission between one sound-conducting inner structure and a closed, sound-absorbing external structure of an internal combustion engine (EP 0 470 064 A2).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinheit einen Tiefpassfilter zum Eliminieren einer Hochfrequenzkomponente eines Signals des Sensors, einen Prozessor zum Ausführen eines vorbestimmten Programms, und einen Wandler zum Umwandeln eines analogen Signals des Tiefpassfilters in ein digitales Signal und Übertragen des umgewandelten digitalen Signals an den Prozessor und zum Umwandeln eines digitalen Signals des Prozessors in ein analoges Signal und Übertragen des umgewandelten analogen Signals an das Stellglied auf, wobei das vorbestimmte Programm eine Gruppe von Befehlen zum Ausführen folgender Schritte aufweist: Erfassen von vibrationsbedingten Auslenkungen der Kette mittels des Sensors, Berechnen eines phaseninvertierten Vibrationssignals aus den Signalen von dem Sensor, und Versetzen der Kette in erzwungene, den Auslenkungen der Kette entgegenwirkende Vibrationen mittels eines Stellglieds auf Basis des phaseninvertierten Vibrationssignals.In a preferred embodiment of the invention, the Control unit a low pass filter to eliminate one High frequency component of a signal from the sensor, one Processor for executing a predetermined program, and a converter for converting an analog signal from the Low pass filter into a digital signal and transmitting the converted digital signal to the processor and to Converting a digital signal from the processor into an analog signal and transmitting the converted analog Signal to the actuator, the predetermined Program a group of commands to execute the following Steps comprises: detection of vibration-related Deflections of the chain using the sensor, calculating one phase-inverted vibration signal from the signals from the Sensor, and putting the chain in the forced Deflections of the chain counteracting vibrations by means of of an actuator based on the phase inverted Vibration signal.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Schritt des Berechnens eines phaseninvertierten Vibrationssignals ferner die Schritte auf: Berechnen der Vibrationsgeschwindigkeit der Kette, und Berechnen des Differential-Werts der Vibrationsgeschwindigkeit.In a further embodiment, the step of Computing a phase inverted vibration signal further the steps on: calculate the vibration speed of the Chain, and calculating the differential value of the Vibration speed.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung und der beigefügten Abbildungen, in denen eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird, näher erläutert.The invention is described below with reference to the description and the accompanying figures, in which an embodiment the invention is illustrated, explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Aufbaudiagramm einer Vorrichtung zur Reduzierung von Vibrationen einer Kette eines Motors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a configuration diagram of a device for reducing vibrations of a chain of a motor according to a preferred embodiment of the present invention;
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Programms zur Reduzierung von Vibrationen einer Kette eines Motors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und Fig. 2 is a flow chart of a program for reducing vibrations of a chain of a motor according to a preferred embodiment of the present invention; and
Fig. 3 ein Aufbauschema einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle, die miteinander mittels einer Kette gekuppelt sind. Fig. 3 is a schematic diagram of a crankshaft and a camshaft, which are coupled together by means of a chain.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert.A preferred embodiment of the present invention is detailed below with reference to the attached illustrations explained.
Mit dem Bezugszeichen 20 ist in Fig. 1 eine Kette bezeichnet, welche ein an einer Kurbelwelle befestigtes Kurbelwellen- Kettenrad 21 und ein an einer Nockenwelle befestigtes Nockenwellen-Kettenrad 22 miteinander kuppelt.With reference numeral 20 is a chain 1 in Fig. Denotes that a housing fixed to a crankshaft of the crankshaft sprocket 21 and a camshaft attached to a cam sprocket 22 coupling with each other.
Die Vorrichtung zur Reduzierung von Vibrationen einer Kette eines Motors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen benachbart zur Kette 20 angeordneten Sensor 30 zum Erfassen von vibrationsbedingten Auslenkungen der Kette 20 und einen Tiefpassfilter 32 zum Eliminieren von Hochfrequenzkomponenten aus dem Signal des Sensors 30 auf.The device for reducing vibrations of a chain of an engine according to the preferred embodiment of the present invention has a sensor 30 arranged adjacent to the chain 20 for detecting vibrational deflections of the chain 20 and a low-pass filter 32 for eliminating high-frequency components from the signal of the sensor 30 .
Zusätzlich weist die Vorrichtung zur Reduzierung von Vibrationen einer Kette gemäß dem Ausführungsbeispiel eine elektronische Steuereinheit (ECU = "electronic control unit") 40 zum Empfangen eines Signals gemäß der Kettenvibration und zum Erzeugen eines hierzu entsprechenden Signals, eine Digitalsignal-Verarbeitungs-Systemplatine (DSP-Platine = "Digital Signal Processing System Board") 36 zum Umwandeln des analogen Signals des Tiefpassfilters 32 in ein digitales Signal und Übertragen des umgewandelten digitalen Signals an die ECU 40, und zum Umwandeln eines digitalen Signals der ECU 40 in ein analoges Signal und Ausgeben des umgewandelten analogen Signals, und ein Stellglied 50, um die Kette 20 gemäß dem Ausgangssignal der DSP-Platine 36 in erzwungene Schwingung zu versetzen, auf.In addition, the device for reducing vibrations of a chain according to the exemplary embodiment has an electronic control unit (ECU = "electronic control unit") 40 for receiving a signal according to the chain vibration and for generating a signal corresponding thereto, a digital signal processing system board (DSP- Circuit board = "Digital Signal Processing System Board") 36 for converting the analog signal of the low-pass filter 32 into a digital signal and transmitting the converted digital signal to the ECU 40 , and for converting a digital signal of the ECU 40 into an analog signal and outputting the converted analog signal, and an actuator 50 for forcing the chain 20 according to the output signal of the DSP board 36 .
Ein in dem Tiefpassfilter 32 gefiltertes Signal wird in die DSP-Platine 36 über einen Verstärker 34 eingegeben, und ein in der DSP-Platine 36 umgewandeltes analoges Signal wird an das Stellglied 50 über einen Verstärker 38 übertragen.A signal filtered in the low pass filter 32 is input to the DSP board 36 via an amplifier 34 , and an analog signal converted in the DSP board 36 is transmitted to the actuator 50 via an amplifier 38 .
Die ECU 40 führt spezifische Schritte zum Reduzieren von Vibrationen einer Kette gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus, die mittels eines oder mehrerer Prozessoren, die durch ein vorbestimmtes Programm aktiviert werden, realisiert werden können. In diesem Falle weist das vorbestimmte Programm eine Gruppe von Befehlen zur Durchführung der spezifischen Schritte auf, welche in dem Prozessor implementiert werden.The ECU 40 performs specific steps to reduce chain vibrations, according to a preferred embodiment, that may be implemented using one or more processors activated by a predetermined program. In this case, the predetermined program has a group of instructions for performing the specific steps which are implemented in the processor.
Die spezifischen Schritte werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform zur Reduzierung der Vibration der Kette deutlich.The specific steps are shown in the following Description of a preferred embodiment for Significantly reduced chain vibration.
Während des Betriebs des Motors erzeugt der Sensor 30 im Schritt S210 kontinuierlich ein Signal, welches einem Abstand zwischen dem Sensor 30 und der Kette 20 entspricht.During operation of the engine, the sensor 30 continuously generates a signal in step S210 which corresponds to a distance between the sensor 30 and the chain 20 .
Das in dem Sensor 30 erzeugte Signal wird in dem Tiefpassfilter 32 gefiltert, und seine Hochfrequenz komponenten werden in einem Schritt S215 eliminiert. Dementsprechend wird ein an dem Sensor 30 möglicherweise erzeugtes Geräusch eliminiert.The signal generated in the sensor 30 is filtered in the low-pass filter 32 , and its high-frequency components are eliminated in a step S215. Accordingly, any noise generated on the sensor 30 is eliminated.
Das gefilterte Signal wird im Verstärker 34 verstärkt und an die DSP-Platine 36 geliefert, und die DSP-Platine 36 wandelt dementsprechend das empfangene Signal in einem Schritt S220 in ein digitales Signal um und liefert das umgewandelte Signal an die ECU 40.The filtered signal is amplified in the amplifier 34 and supplied to the DSP board 36 , and the DSP board 36 accordingly converts the received signal to a digital signal in step S220 and supplies the converted signal to the ECU 40 .
Die ECU 40 erzeugt ein phaseninvertiertes Vibrationssignal auf Basis des empfangenen Signals.The ECU 40 generates a phase-inverted vibration signal based on the received signal.
Genauer berechnet die ECU 40 in einem Schritt S225 zunächst die Vibrationsgeschwindigkeit der Kette 20 aus dem empfangenen Signal. Die Berechnung in Schritt S225 kann mittels Differenzierens des empfangenen Signals bezüglich der Auslenkung der Kette 20 durchgeführt werden, und eine derart berechnete Vibrationsgeschwindigkeit weist dementsprechend eine Phasendifferenz von 90° in Bezug auf das empfangene Signal auf.More specifically, the ECU 40 first calculates the vibration speed of the chain 20 from the received signal in a step S225. The calculation in step S225 can be carried out by differentiating the received signal with respect to the deflection of the chain 20 , and a vibration speed calculated in this way accordingly has a phase difference of 90 ° with respect to the received signal.
Nachfolgend differenziert die ECU 40 die Vibrationsgeschwindigkeit in einem Schritt S230 derart, dass der differenzierte Wert eine Phasendifferenz von 180° bezüglich des ursprünglichen Eingangssignals aufweist. Die Phasendifferenz von 180° bedeutet eine inverse Phase.Subsequently, the ECU 40 differentiates the vibration speed in a step S230 such that the differentiated value has a phase difference of 180 ° with respect to the original input signal. The phase difference of 180 ° means an inverse phase.
Nachfolgend gibt die ECU 40 in einem Schritt S235 ein Ansteuerungssignal an die DSP-Platine 36 aus, wobei das Ansteuerungssignal eine Phase aufweist, die zu dem ursprünglichen Eingangsvibrationssignal invers ist.Subsequently, the ECU 40 outputs a drive signal to the DSP board 36 in a step S235, the drive signal having a phase that is inverse to the original input vibration signal.
Das Ansteuerungssignal wird in einem Schritt S240 in der DSP- Platine 36 in ein analoges Signal umgewandelt, und das umgewandelte analoge Signal wird in einem Schritt S245 in dem Verstärker 38 verstärkt und an das Stellglied 50 übertragen.The drive signal is converted to an analog signal in the DSP board 36 in a step S240, and the converted analog signal is amplified in the amplifier 38 in a step S245 and transmitted to the actuator 50 .
Schließlich wird das Stellglied 50 in einem Schritt S250 mittels des übertragenen Signals betätigt und zwingt die Kette 20 dazu, gegen deren ursprüngliche Vibration zu vibrieren.Finally, the actuator 50 is operated in a step S250 by means of the transmitted signal and forces the chain 20 to vibrate against its original vibration.
Die Vibration der Kette 20 wird somit reduziert, da die erzwungene Vibration eine bezüglich der ursprünglich erzeugten Vibration inverse Phase aufweist, und das mittels der Vibration der Kette 20 erzeugte Geräusch wird dementsprechend ebenfalls reduziert.The vibration of the chain 20 is thus reduced because the forced vibration has an inverse phase with respect to the vibration originally generated, and the noise generated by the vibration of the chain 20 is also reduced accordingly.
Claims (3)
einem Sensor (30) zum Erfassen von vibrationsbedingten Auslenkungen der Kette (20);
einem Stellglied (50) zum Erzeugen erzwungener Vibrationen der Kette (20); und
einer Steuereinheit (40) zum Ansteuern des Stellglieds (50) zur Erzeugung von den Auslenkungen der Kette (20) entgegenwirkenden Vibrationen auf Basis der Signale von dem Sensor (30).1. Device for reducing vibrations of a chain ( 20 ) of an engine, comprising:
a sensor ( 30 ) for detecting vibrational deflections of the chain ( 20 );
an actuator ( 50 ) for generating forced vibrations of the chain ( 20 ); and
a control unit ( 40 ) for controlling the actuator ( 50 ) to generate vibrations which counteract the deflections of the chain ( 20 ) on the basis of the signals from the sensor ( 30 ).
einen Tiefpassfilter (32) zum Eliminieren einer Hochfrequenzkomponente eines Signals des Sensors (30) einen Prozessor zum Ausführen eines vorbestimmten Programms; und
einen Wandler zum Umwandeln eines analogen Signals des Tiefpassfilters (32) in ein digitales Signal und Übertragen des umgewandelten digitalen Signals an den Prozessor, und zum Umwandeln eines digitalen Signals des Prozessors in ein analoges Signal und Übertragen des umgewandelten analogen Signals an das Stellglied (50),
wobei das vorbestimmte Programm eine Gruppe von Befehlen zum Ausführen folgender Schritte aufweist:
Erfassen von vibrationsbedingten Auslenkungen der Kette (20) mittels des Sensors (30);
Berechnen eines phaseninvertierten Vibrationssignals aus den Signalen von dem Sensor (30); und
Versetzen der Kette (20) in erzwungene, den Auslenkungen der Kette (20) entgegenwirkende Vibrationen mittels eines Stellglieds (50) auf Basis des phaseninvertierten Vibrationssignals (30).2. The apparatus of claim 1, wherein the control unit ( 40 ) comprises:
a low pass filter ( 32 ) for eliminating a high frequency component of a signal of the sensor ( 30 ) a processor for executing a predetermined program; and
a converter for converting an analog signal of the low pass filter ( 32 ) into a digital signal and transmitting the converted digital signal to the processor, and for converting a digital signal of the processor into an analog signal and transmitting the converted analog signal to the actuator ( 50 ) .
the predetermined program comprising a group of instructions for performing the following steps:
Detecting vibration-related deflections of the chain ( 20 ) by means of the sensor ( 30 );
Computing a phase-inverted vibration signal from the signals from the sensor ( 30 ); and
Moving the chain ( 20 ) into forced vibrations which counteract the deflections of the chain ( 20 ) by means of an actuator ( 50 ) on the basis of the phase-inverted vibration signal ( 30 ).
Berechnen der Vibrationsgeschwindigkeit der Kette (20); und
Berechnen des Differential-Werts der Vibrationsgeschwindigkeit.3. The apparatus of claim 2, wherein the step of computing a phase inverted vibration signal further comprises:
Calculating the vibration speed of the chain ( 20 ); and
Calculate the differential value of the vibration speed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |